CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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  • 2022年第30卷第6期文章目次
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    • >含能快递
    • 含能快递-2022年第6期

      2022, 30(6):527-527.

      摘要 (220) HTML (164) PDF 534.99 K (3941) 评论 (0) 收藏

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    • >制备与性能
    • 零氧平衡RDX/NC/AP/Al复合炸药的制备及其性能表征

      2022, 30(6):528-534. DOI: 10.11943/CJEM2021315

      摘要 (464) HTML (226) PDF 1.26 M (4531) 评论 (0) 收藏

      摘要:以零氧平衡为配比依据,硝化棉(NC)为粘结剂、高氯酸铵(AP)为氧化剂、环三亚甲基三硝胺(RDX)和纳米铝粉(Al)为燃烧剂,分别采用机械混合法和静电喷雾法制备RDX/NC/AP/Al复合炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对样品的形貌、结构和热性能进行表征;并利用高速摄影仪、撞击感度仪和摩擦感度仪和对样品的燃烧过程和机械感度进行了分析。结果表明:机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为球形;采用静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为团聚微球;机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药中的组分NC、RDX、AP、Al之间为物理复合;采用机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的失重过程分为两个阶段(200~210 ℃和250~350 ℃),第一阶段是部分RDX和AP的分解,第二阶段是剩余RDX和NC的分解;与机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药相比,静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的表观活化能提高了41.25 kJ·mol-1,热爆炸临界温度提高了4.09 K,燃烧速度提高,机械感度得到了降低。

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    • 硝化壳聚糖/n-Al复合材料的共振制备和燃烧特性

      2022, 30(6):535-541. DOI: 10.11943/CJEM2021217

      摘要 (200) HTML (229) PDF 3.90 M (1830) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效缓解纳米铝粉(n-Al)颗粒团聚并改善其燃烧性能,利用具有蜂窝状网络结构且高能低感的硝化壳聚糖(NCh)为包覆剂,通过声共振法制备了结构均匀的二元纳米复合材料NCh/n-Al,同时采用XRD、SEM、TEM和激光点火研究了其形貌结构和燃烧性能,并与硝化棉(NC)/n-Al复合材料进行了对比。结果表明,制备的NCh/n-Al复合材料形貌均匀、分散性良好;相比于n-Al及NC/n-Al,NCh/n-Al点火延迟时间分别缩短了6和20 ms,火焰面积增大了近1倍;NCh/n-Al的燃烧更加充分,残渣主要包括Al2O3和极少量未燃烧的Al及碳渣,且粒径明显较小。

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    • GAP基含能热塑性弹性体可控聚合与应用

      2022, 30(6):542-549. DOI: 10.11943/CJEM2021287

      摘要 (280) HTML (237) PDF 837.31 K (2080) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足火炸药对不同数均相对分子质量(Mn)热塑性黏合剂的需求,研究针对聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性体(GETPE)的Mn可控聚合与应用,考察了聚合反应介质、固含量等因素对GETPE聚合可控性的影响,探索了应用在线粘度监测法制备Mn可控GETPE的方法。结果表明,通过在线粘度监测法可较准确地控制GETPE产品的Mn,在20000~50000范围内,误差率可控制在5%内;GETPE与火炸药常用材料相容性良好,在高能PBX炸药与高固含量推进剂之中具有良好的应用潜能。

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    • 高聚物黏结剂对HMX相变行为的影响

      2022, 30(6):550-556. DOI: 10.11943/CJEM2021151

      摘要 (211) HTML (227) PDF 1.65 M (1935) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究高聚物黏结剂对奥克托今(HMX)相变行为的影响,使用压装成型工艺制备了含聚酯型聚氨酯(HMX-Estane)、氟橡胶(HMX-F2314)、硝化纤维素(HMX-F2314-NC)的HMX基高聚物黏结炸药以及纯HMX药柱,利用原位变温X射线广角散射(WAXS)技术和差示扫描量热法,研究了热刺激下样品中HMX的相变行为和机制。WAXS结果表明,HMX-Estane(95∶5)、HMX药柱、HMX-F2314(95∶5)、HMX-F2314-NC(95∶3∶2)的相变起始温度(Ti)分别为186 ℃、188 ℃、192 ℃、198 ℃。相比于HMX药柱,黏结剂中加入少量的NC(2%),Ti可提升10 ℃。真空条件下,4种样品从高温δ相降温至100 ℃保温,只有HMX-Estane发生了δ→β逆相变且在3.5 h内δ相全部转变为β相,而其他样品均未发生相变,仍为δ相。β-HMX在HMX-Estane界面位置的溶解(升温过程)和析出(降温过程)可能是促进HMX-Estane发生βδ相变,及其逆相变的主要因素。

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    • 铝基水凝胶的铝/水反应机理研究

      2022, 30(6):557-563. DOI: 10.11943/CJEM2021273

      摘要 (209) HTML (149) PDF 1.72 M (4290) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究PVA-nAl/HTPB的铝水反应特性,将端羟基聚丁二烯(HTPB)包覆的纳米铝粉(nAl/HTPB)分散于物理交联法制备的聚乙烯醇(PVA)水凝胶中得到聚乙烯醇-nAl/HTPB。通过研究25、40、55、70、85 ℃和100 ℃下PVA-nAl/HTPB复合物在0.1 mol·L-1 NaOH溶液中的铝水反应及反应后残渣,探究铝水反应机理。结果表明,PVA-nAl/HTPB的最大产氢量和最大产氢速率分别比PVA-nAl高76 mL·g-1和80 mL·g-1·min-1,铝水反应的最终产物为羟基氧化铝(AlO(OH))。

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    • 1,3-二氯-2,4,6-三硝基苯纯度的高效液相色谱分析方法

      2022, 30(6):564-570. DOI: 10.11943/CJEM2021272

      摘要 (236) HTML (137) PDF 972.01 K (1725) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确测定1,3-二氯-2,4,6-三硝基苯(DCTNB)产品的纯度,建立了DCTNB及其合成过程中产生的杂质(1,5-二氯-2,4-二硝基苯(DCDNB)、2,3,4-三氯-1,5-二硝基苯(TCDNB))的高效液相色谱分析方法,研究了流动相体系及比例、流速及进样量等色谱条件对DCTNB高效液相色谱分离效果的影响,定量分析采用外标法进行。结果表明,最优的色谱条件为:Hypersil ODS2 色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),紫外检测波长240 nm,流动相为VACN/VWater=55/45,流速1.2 mL·min-1,柱温25 ℃,进样量10 μL。在上述色谱条件下,DCDNB,DCTNB和TCDNB的保留时间分别为9.20,10.50,14.17 min,各紫外吸收峰的分离度均大于3.70,分离效果良好。DCDNB,DCTNB和TCDNB分别在5~250,5~500,5~250 mg·L-1浓度范围内线性关系良好,线性相关系数R2>0.999,检出限分别为0.47,0.68,0.85 mg·L-1,定量限分别为1.58,2.28,2.82 mg·L-1,相对标准偏差为1.01%~1.27%,加标回收率为98.82%~102.13%。

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    • >推进与发射
    • HMX含量对丁羟四组元推进剂团聚及凝聚相燃烧产物的影响

      2022, 30(6):571-578. DOI: 10.11943/CJEM2021183

      摘要 (466) HTML (209) PDF 1.81 M (5466) 评论 (0) 收藏

      摘要:奥克托今(HMX)作为含能材料在能够提高推进剂能量性能的同时可改变推进剂的燃烧过程,广泛用于固体推进剂中。为了研究HMX含量对推进剂点火、燃烧、团聚和凝聚相燃烧产物特性的影响,采用推进剂燃面拍摄、激光点火以及凝聚相燃烧产物收集方法对HMX含量在0%~10%范围内的典型四组元推进剂进行试验研究。结果表明:随着HMX含量由0%增加到10%,推进剂的点火延迟时间由191 ms增加到286 ms,推进剂的燃速和压强指数均减小,凝聚相燃烧产物的体积平均粒径D43由48.1 μm增加到138.3 μm。含10%HMX的推进剂燃面上铝的团聚程度最大,而含8%HMX的推进剂凝聚相燃烧产物中活性铝的含量最高。

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    • KClO4/Ag复合粒子的制备与性能

      2022, 30(6):579-583. DOI: 10.11943/CJEM2021229

      摘要 (193) HTML (161) PDF 911.38 K (2999) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高高氯酸钾(KClO4)使用安全性能,通过葡萄糖和银氨溶液化学反应对KClO4颗粒表面进行改性处理,制备了高氯酸钾/银(KClO4/Ag)复合粒子。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)等表征手段分析了改性前后的颗粒形貌、物相组成、热分解温度、机械感度等性能。结果表明,KClO4/Ag复合粒子球形化效果明显,表面光滑,无明显棱角,在保留KClO4原有的安定性好、分解温度高等优点基础上,还具备了银金属特性;与原料KClO4相比,KClO4/Ag复合粒子机械感度明显降低,摩擦感度爆炸概率从90%降低至50%,撞击感度爆炸概率从70%降低至40%;同时,KClO4/Ag复合粒子的热分解性能与原料KClO4相比明显不同,放热峰提前了12 ℃,且分解效率更高。

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    • >安全性能与评价
    • 季戊四醇丙烯醛树脂基浇注PBX炸药的老化性能

      2022, 30(6):584-590. DOI: 10.11943/CJEM2021243

      摘要 (168) HTML (160) PDF 1.78 M (1779) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评估季戊四醇丙烯醛树脂-黑索今(RDX)基浇注高聚物黏结炸药(PBX)炸药的老化性能,参照MIL-STD-1751对试件开展了热加速老化试验。采用红外光谱,超景深显微镜以及扫描电镜等表征方法,研究了老化前后浇注PBX炸药试件的微观结构和老化机理。结果显示,季戊四醇丙烯醛树脂基浇注PBX炸药经65 ℃老化260 d仍表现出较好的质量和尺寸稳定性,变化率均低于0.25%,优于MIL-STD-1751评价标准(<1%);该浇注PBX炸药除颜色变化外,试件表面和断面微细观结构无显著变化,且黑索今(RDX)颗粒和黏结剂界面结合较好,断面以穿晶断裂为主;随老化时间延长,该浇注PBX炸药拉伸和压缩力学性能均显著增强,经65 ℃老化60 d和150 d后压缩破坏强度分别增加了6.42 MPa和13.69 MPa,增幅达8.46%和18.05%,而PBX哑铃经老化90 d和180 d后拉伸破坏强度分别增加了0.78 MPa和1.13 MPa,增幅达6.34%和9.19%;基于原位红外测试方法,分析了力学性能增强的机制,认为季戊四醇丙烯醛树脂老化过程中的后固化行为是引起力学性能增强的主要原因。

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    • 新型氧化剂AP-LiP复合物对水下爆炸能量输出结构的影响

      2022, 30(6):591-596. DOI: 10.11943/CJEM2021246

      摘要 (203) HTML (130) PDF 1.12 M (2604) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高混合炸药二次反应的能量,采用溶剂蒸发法制备了新型氧化剂高氯酸铵(AP)-高氯酸锂(LiP)复合物,并采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对其形貌和晶型进行了表征,采用差示扫描量热法(DSC)对其热分解性能进行了分析;采用电测法对含有AP-LiP复合物、AP-LiP机械混合物及AP的3种高聚物黏结炸药(PBXs)的水下爆炸威力场参数进行测试。结果表明,AP-LiP复合物的晶体形貌较为规则,晶体表面较光滑,粒径分布比较均匀,未发生团聚。AP-LiP复合物的晶型化程度高,晶形较为完整。AP-LiP复合物的热分解性能优于AP-LiP机械混合物。水下爆炸试验结果表明,相对于含AP的PBX炸药,含AP-LiP复合物的PBX炸药的冲击波能、气泡能及水下爆炸总能量分别提高了0.098~0.154、0.254 MJ·kg-1以及0.352~0.408 MJ·kg-1,且随着距离的增加,能量衰减变慢。

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    • >计算与模拟
    • TATB与AOT溶液界面相互作用的分子动力学模拟

      2022, 30(6):597-603. DOI: 10.11943/CJEM2021311

      摘要 (171) HTML (157) PDF 1.78 M (4276) 评论 (0) 收藏

      摘要:为得到表面活性剂磺基丁二酸钠二辛酯(AOT)对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)结晶过程的影响规律,通过分子动力学方法(MD)对TATB与AOT溶液的界面相互作用进行了研究。首先采用Morphology模块中的Bravis-Friedel-Donnary-Harker(BFDH)模型和Adhesion Energy(AE)模型,确定了真空中TATB晶体的7个主要晶面,然后建立了TATB晶面与AOT溶液的界面模型,进行了分子动力学方法模拟,并运用修正后的AE模型,对所得数据进行了处理。结果显示,真空中TATB晶体的主要晶面分别为(0 0 1)、(1 0 -1)、(1 -1 0)、(1 0 0)、(1 -1 1)、(0 1 -1)和(0 1 0)面,AOT溶液对TATB的结晶速率具有整体促进作用。通过分析TATB晶面结构及分子间相互作用,认为(0 0 1)面的特殊平面结构,导致其与AOT溶液的相互作用较弱,附着能较低,为119.832 kJ·mol-1,因此在结晶过程中生长速率相对较慢,而(1 0 -1)、(1 -1 0)、(1 0 0)、(1 -1 1)、(0 1 -1)和(0 1 0)晶面附着能较高(均高于119.832 kJ·mol-1),生长速度相对较快。因此,在结晶实验过程中,TATB首先呈现叶片状结构,随着时间推移,(0 0 1)面逐渐生长,最终呈现长叶片状结构。

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    • DNTF原位红外热分解动力学及机理

      2022, 30(6):604-610. DOI: 10.11943/CJEM2021128

      摘要 (259) HTML (190) PDF 1.05 M (4468) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入研究3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)特征基团的热分解特性,采用差示扫描量热法(DSC)、快速扫描傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析了DNTF的凝聚相热分解特性;利用变温红外原位池技术在2.5,5.0,10.0 ℃·min-1等三种升温速率下研究了DNTF的特征基团随时间(温度)的变化;采用Coats-Redfern法计算得到了DNTF的硝基、呋咱环、氧化呋咱环的热分解动力学参数;基于DNTF的特征基团热分解特性,推测了DNTF的热分解机理。结果表明:DNTF特征基团的热分解受三维扩散机理控制,DNTF分子内的基团反应活性为硝基>氧化呋咱环>呋咱环,随着加热速率提高,各基团的反应活性表现出增大的趋势。推测DNTF热分解过程为C─NO2先断裂,然后连接呋咱环和氧化呋咱环的C─C键断裂,最后氧化呋咱环和呋咱环中N─O键断裂,且氧化呋咱环比呋咱环更快发生分解。

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    • >综述
    • 水中偏二甲肼及其转化产物检测方法研究进展

      2022, 30(6):611-621. DOI: 10.11943/CJEM2021154

      摘要 (205) HTML (162) PDF 1.40 M (4990) 评论 (0) 收藏

      摘要:水中偏二甲肼(UDMH)及其转化产物的快速检测对于其污染控制具有重要意义。本文梳理了色谱法(包括气相色谱、高效液相色谱和离子色谱)和非色谱法(包括电化学法、分光光度法、化学发光法)对水中UDMH的检测研究进展,并简要介绍了色谱法在水中UDMH转化产物检测方面的应用研究,指出了不同检测方法在检测浓度范围、样品前处理、抗干扰能力等方面的优缺点,认为色谱前处理装置的高效自动化设计、多种分离和检测技术联用是解决水中UDMH和其转化产物检测难题的未来发展方向。

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    • 高温高压下单质炸药结构演化的研究进展

      2022, 30(6):622-638. DOI: 10.11943/CJEM2021239

      摘要 (274) HTML (158) PDF 4.02 M (3639) 评论 (0) 收藏

      摘要:炸药的安全性能和起爆过程与其在高温高压下的行为密切相关,开展炸药的高温高压研究对于深入理解其安全本质及起爆性能意义重大。本文综述了12种单质炸药的高温高压结构演化研究结果,主要包括以环三亚甲基三硝胺(RDX)和环四亚甲基四硝胺(HMX)为代表的硝胺类炸药,以季戊四醇四硝酸酯(PETN)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为代表的经典硝酸酯基、硝基类炸药以及以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)和1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)为代表的新型高能低感炸药等,详细总结了这些炸药在高温高压作用下的相变过程,并对比了不同研究者关于同种材料研究结果的异同,为开展新型单质炸药的高温高压研究提供一定参考。

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固体推进剂的多尺度力学行为

年第卷第

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